JP7236940B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、オルタネータを備えた内燃機関に関するものである。

自動車用の内燃機関を初めとした内燃機関において、発電のためのオルタネータが使用されている。オルタネータは、一般に、クランクプーリに巻き掛けられた補機駆動ベルトで駆動されており、一般に、機関本体の吸気側面部に配置されている。

オルタネータは補機駆動ベルトで駆動されているが、補機駆動ベルトとプーリとの間のフリクションを一定に保持することが必要である。このための手段として、オルタネータを、クランク軸と平行な回動軸心回りに回動し得る構成として、ねじ式テンショナによってオルタネータを機関本体に対して遠近移動させる場合と、振り子式のテンションプーリを備えたオートテンショナを使用する場合とがある。

いずれにしても、オルタネータの上面部には、ケーブルを接続するためのコネクタ（固定端子）が配置されており、オルタネータの組み付けに際しては、オルタネータを機関本体に取り付けてから、コネクタにプラグを接続している。

ここで問題は、オルタネータの上方に吸気マニホールドが接近した状態で配置されている場合であり、この場合は、オルタネータを使用状態に取り付けてしまうとプラグをコネクタに接続できなくなってしまう。そこで従来は、プラグをコネクタに接続した状態でオルタネータを機関本体に取り付けるか、又は、オルタネータが機関本体に回動可能に連結されている場合は、オルタネータを、吸気マニホールドから離れた姿勢にボルトで連結してから、プラグをコネクタに接続し、次いで、オルタネータを上向きに回動させて、テンショナを介して使用状態に組み付けていた。

しかし、オルタネータは重いため、予めプラグをコネクタに接続した状態でオルタネータを機関本体に取り付けるのは、非常に厄介である。他方、オルタネータを機関本体に連結してからプラグを接続する方法においても、作業者は、重いオルタネータを一方の手で支えながら他方の手でプラグの接続作業をせねばならないため、作業者に大きな負担が掛かっていた。

また、オルタネータの下方には、回転角度センサが配置されていることがあるが、この場合、取り付けに際してオルタネータが回転角度センサに当たって回転角度センサを損傷させたり、回転角度センサに接続された信号ケーブルにオルタネータが引っ掛かって、信号ケーブルを損傷させてしまうおそれもあった。

他方、特許文献１には、エアコン用コンプレッサの取り付け構造として、エアコン用コンプレッサを仮り保持できるブラケットを機関本体（シリンダブロック）に設けることが開示されている。

特開平０７－１８９７２９号公報

特許文献１のブラケットは一種のスペーサであり、このブラケットを使用するとエアコン用コンプレッサの配置位置が変化するため、補機駆動ベルトのサイズを変更するなどせねばならず、相当の設計変更が必要なる。従って、オルタネータの取り付け構造に簡単には適用し難い。

本願発明はこのような背景を基に成されたものであり、オルタネータが機関本体に回動可能に連結されている内燃機関において、作業者の負担を低減してオルタネータを容易に組み付けできる構造を提供せんとするものである。

本願発明は、
「機関本体の吸気側面部のうち吸気マニホールドよりも下方の部位に、上面部にケーブル接続用コネクタを設けたオルタネータが、クランク軸と平行な軸心回りに上下回動可能に配置されており、
前記オルタネータは、上下回動により、前記コネクタが前記吸気マニホールドに近接していてプラグを接続不能な使用姿勢と、前記コネクタにプラグを接続できる程度に前記吸気マニホールドとの間に間隔が空いている中間姿勢とに姿勢変更可能になっている」
という構成において、
「前記機関本体の吸気側面部に、前記オルタネータを前記中間姿勢に支持できる仮保持用ブラケットが固定されている」
という特徴を有している。

この場合、仮保持用ブラケットはオルタネータの支持機能のみを備えていてもよいし、実施形態のように、回転角度センサ用ケーブルの保持機能を備えていてもよい。

本願発明では、オルタネータは、プラグを接続できる中間姿勢に仮保持用ブラケットによって仮保持されるため、作業者は、片手でオルタネータを持ち上げておくことなく、プラグを簡単に接続できる。また、オルタネータを機関本体に連結するに際しても、オルタネータブラケットに載せて仮保持しておけるため、ボルトによる連結作業を軽い力で容易に行える。これらが相まって、オルタネータの取り付けに当たって作業者の負担を大幅に軽減できる。

また、オルタネータの下方部に回転角度センサが配置されている場合、オルタネータが回転角度センサまで回動することをブラケットで阻止できるため、オルタネータが回転角度センサに当たって回転角度センサが損傷することを確実に防止できる。また、回転角度センサに接続されているケーブルをブラケットで保持することにより、オルタネータがケーブルに当たってケーブルが損傷することを防止できると共に、ケーブルに他の物が引っ掛かるような不具合も防止できる。

内燃機関を排気側面の方から見た側面図である。 ブラケットの形態を示す図である。 ブラケットをシリンダブロックに取り付けた状態の図である。 オルタネータが使用姿勢になっている状態をクランク軸方向から見た概略正面図である。 オルタネータが中間姿勢になっている状態をクランク軸方向から見た概略正面図である。 オートテンショナタイプに適用した実施形態の正面図である。

次に、本願発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後の文言を使用するが、クランク軸方向を前後方向としている。前と後ろは、タイミングチェーンが配置されている側を前、ミッションが配置されている側を後ろとしている。図１～５ではねじ式テンショナタイプに適用した例を示し、図６では、オートテンショナタイプに適用した例を示している。

(1).基本構成
図１に示すように、機関本体は、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、及び、これらシリンダブロック１とシリンダヘッド２の前面に重ね固定されたフロントカバー３を備えている。シリンダブロック１の下面にはオイルパンが固定されているが、図では省略している。なお、フロントカバー３はオイルパンの前面にも重なっている。

図１は機関本体の吸気側面を見た側面図であり、この図から理解できるように、機関本体の吸気側面の外側に、オルタネータ４が回転軸心をクランク軸線Ｏと平行した姿勢で配置されている。オルタネータ４は、シリンダブロック１の手前に位置したオルタネータプーリ５を備えており、図４のとおり、クランクプーリ６とオルタネータプーリ５とアイドルプーリ７とに、第１補機駆動ベルト８が巻き掛けられている。

図１に部分的に示すように、クランクプーリ６には、エアコン用コンプレッサとウォータポンプ（いずれも図示せず）を駆動する第２補機駆動べルト９も巻き掛けられている。第２補機駆動べルト９は、第１補機駆動べルト８よりもフロントカバー３から遠い部位に配置されている。

図１に示すように、オルタネータ４の前部には、正面視で三角形状の下張り出し部１０と上張り出し部１１とが形成されており、下張り出し部１０は、フロントカバー３に設けた下支持部１２に下ボルト１３によって締結されている。他方、上張り出し部１１は、図４，５にも示すテンショナ１４を介して、フロントカバー３に設けた上支持部１５に連結されている。

図４，５に示すように、テンショナ１４は、フロントカバー３の上支持部１５に上ボルト１６によって締結された第１部材１７と、第１部材１７にスライド可能に重ね装着された第２部材１８とを有しており、第１部材１７には、ボルト１９が挿通される円弧状の長穴２０が空いて、第２部材１８に、ボルト１９が挿通される丸穴が空いている。

更に、第２部材１８は第１部材１７よりも遠くにはみ出ており、第２部材１８の先端に設けた第２折り曲げ片２１に調節ボルト２２を挿通している一方、第１部材１７の先端にも第１折り曲げ片２３を形成して、この第１折り曲げ片２３に、調節ボルト２２が螺合するナット２４を固定している。

従って、ボルト１９を、第１部材１７の長穴２０及び第２部材１８の丸穴を介してオルタネータ４の上張り出し部１１にねじ込むことにより、オルタネータ４の上部がテンショナ１４を介してフロントカバー３に連結されると共に、ボルト１９を緩めた状態で調節ボルト２２を回転操作することにより、オルタネータ４を機関本体に対して遠近移動させて、第１補機駆動ベルト８の張り具合を調節することができる。

図１に示すように、オルタネータ４の後部上面には、電源ケーブル２６を接続したプラグ２７が接続されるコネクタ（固定端子）２８が設けられている。そして、オルタネータ４の後部上方には、サージタンクを備えた吸気マニホールド２９が配置されている。

オルタネータ４は、下ボルト１３を支点にして上下回動させることができ、上向きに回動させた使用状態で、テンショナ１４を介してフロントカバー３に連結されているが、この使用状態では、吸気マニホールド２９とコネクタ２８とが近接しているため、プラグ２７を接続したり外したりすることはできない。従って、プラグ２７の接続は、オルタネータ４を上向きに回動させる前の段階で行われる。

図１に示すように、クランク軸３１のうちクランクプーリ６よりもフロントカバー３に寄った部位に回転角度検知用円板３２が固定されており、フロントカバー３の側面部に、回転角度検知用円板３２の一部を囲う光電式検知部３３ａを備えた回転角度センサ３３が固定されている。回転角度検知用円板３２の外周は凹凸形状になっており、凹凸による光の通過と遮断とを電気信号として検知することにより、カム軸の回転角度や回転速度を検知できる。回転角度センサ３３には信号ケーブル３４が接続されており、信号ケーブル３４から信号がエンジン・コントロール・ユニットに送信される。

(2).オルタネータの仮保持用ブラケット
オルタネータ４の取り付けは人手によって行われており、まず、オルタネータ４を持ち上げて下ボルト１３によってフロントカバー３に仮り連結し、次いで、プラグ２７をコネクタ２８に接続し、それからオルタネータ４を上向きに回動させて、ボルト１９でテンショナ１４に固定するが、オルタネータ４は重いため、取り付け工程でおいて作業者が片手でオルタネータ４を保持し続けていると、作業者に大きな負担が掛かる。

そこで、シリンダブロック１に仮保持用ブラケット３５が固定されており、図５に示すように、オルタネータ４を、吸気マニホールド２９から離れた中間姿勢に仮保持用ブラケット３５によって支持することにより、作業者はオルタネータ４を持ち上げることなくプラグ２７の接続を行えるようにしている。また、オルタネータ４を下ボルト１３によってフロントカバー３に連結するに際しても、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５に載せておけるため、作業者の負担を軽減できる。

図２に示すように、仮保持用ブラケット３５は板金製であり、シリンダブロック１の排気側面に重なる基板３６と、基板３６の上端から横向きに張り出した支持片３７と、基板３６の後部に上向きに突出させた起立片３８とを有しており、基板３６の前後中間部に下向き部３９を突設しており、下向き部３９の箇所にボルト挿通穴４０を空けている。

従って、仮保持用ブラケット３５は１本のボルト４１でシリンダブロック１に固定されているが、回り止めのために、基板３６の前端と下向き部３９の後端とに、シリンダブロック１に向けて突出した位置決め片（回り止め）４２ａ，４２ｂを曲げ形成している。図３に示すように、手前の位置決め片４２ａはシリンダブロック１の前端面に重なって、後ろの位置決め片４２ｂは、シリンダブロック１に形成された凹所４３に嵌まり込んでいる。

支持片３７には、補強のための下向きリブ３７ｂを形成している。また、支持片３７の先端部は斜め下方に向いた傾斜部３７aになっている。この傾斜部３７ａは、手前に向けて低くなるようにも傾斜している。

基板３６の前部と起立片３８とには長穴４５が空いており、この長穴４５に、回転角度センサ３３の信号ケーブル３４を抱持する樹脂製のケーブルキャッチ４６（図３参照）を取り付けることができる。なお、起立片３８は、シリンダブロック１から離れる方向にずれている。

オルタネータ４の取り付けとプラグ２７の接続とに際して、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５の支持片３７で支持することできる。そこで、オルタネータ４には、支持片３７に載るリブ４４を設けている。

オルタネータ４はその下面が仮保持用ブラケット３５の支持片３７で支持されるため、オルタネータ４の取り付けに際して仮保持用ブラケット３５を視認しにくい。このため、オルタネータ４を持ち上げてシリンダブロック１にセットしようとしたときに、オルタネータ４が仮保持用ブラケット３５の支持片３７の先端面に衝突してしまうことが想定される。

この点、実施形態のように、支持片３７に傾斜部３７ａを形成しておくと、オルタネータ４は持ち上がるようにガイドされるため、衝突を防止して、所定姿勢にスムースにセットできる利点がある。

さて、図５に示すように、下張り出し部１０は三角形状になっているため、当該下張り出し部１０の下面１０aは、中間姿勢で下ボルト１３から遠ざかるに従って低くなるように傾斜しているが、オルタネータ４に設けたリブ４４の下面も、仮保持用ブラケット３５の支持片３７に載る中間姿勢において、シリンダブロック１から遠ざかるに従って低くなるように傾斜している（図４，５の正面視において、下張り出し部１０の下面１０ａとリブ４４の下面とは重複している。）。

従って、作業者がオルタネータ４を持ち上げてシリンダブロック１にセットするに際して、オルタネータ４が所定高さよりも低くても、支持片３７への衝突を的確に防止して、スムースに上向き移動させることができる。また、支持片３７の傾斜部３７ａは手前に向けても低くなるように傾斜していることにより、オルタネータ４は手前にずれ移動するようにガイドされるため、下張り出し部１０を仮保持用ブラケット３５の下支持部１２に対して密着した状態に保持できる。このため、下張り出し部１０に対する下ボルト１３のねじ込みをスムースに行える。

実施形態のように、仮保持用ブラケット３５にケーブルキャッチ４６を設けて回転角度センサ３３の信号ケーブル３４を保持させると、オルタネータ４の取り付けに際して信号ケーブル３４に引っ掛かる不具合を防止できる。また、他の物が信号ケーブル３４に引っ掛かることも防止できる。図４，５に示す符号４８は、前輪を駆動するドライブシャフトであるが、仮保持用ブラケット３５を使用してオルタネータ４を中間姿勢に仮り保持すると、オルタネータ４がドライブシャフト４８に当たることも防止できる。

(3).オートテンショナタイプへの適用例
上記の実施形態では、補機駆動ベルト８に適度のテンションを付与する手段としてねじ式のテンショナ１４を使用したが、本願発明は、オートテンショナを備えたタイプにも適用できる。その例を図６に示している。

オートテンショナ５０は、オルタネータ４における下張り出し部１０の横向き延長部１０ｂに固定されたベース５１と、ベース５１に回動自在に連結されたアーム５２と、アーム５２の先端部に回転自在に取り付けられたテンションプーリ５３とを備えている。アーム５２の回動中心を符号５４で示している。

ベース５１は、下張り出し部１０の横向き延長部１０ｂに左右２本のボルト（図示せず）で固定されている。このため、下張り出し部１０の横向き延長部１０ｂには、左右２つのタップ穴５５が空いている。

また、アーム５２はベース６１の手前側に配置されており、ベース５１に設けた筒部とアーム５２に設けた筒部とを嵌め合わせて、両筒部の間にばねを配置することにより、アーム５２がいずれの方向に回動しても弾性的な抵抗が付与されるように設定している。アーム５２は、オルタネータ４のプーリ５よりも手前側に配置されており、テンションプーリ５３は、アーム５２の後面部に連結されている。

本実施形態では、オルタネータ４の上張り出し部１１は、第１部材（ブラケット）１７を介してフロントカバー３の上支持部１５にずれ不能に固定されている。すなわち、上張り出し部１１は、フロントカバー３に固定された第１部材１7に、ボルト１９で固定されている。

オルタネータの組み付け手順は従前の実施形態と同様であり、オルタネータ４の下張り出し部１０を下ボルト１３によってフロントカバー３に仮り締結して、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５によって中間姿勢に保持し、その状態でプラク２７をコネクタ２８に接続してから、オルタネータ４を上向きに回動させて、上張り出し部１１をボルトによって第１部材１７に固定する。従前の実施形態と同様に、下ボルト１３によって下張り出し部１１を仮締結するにおいて、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５に載せておくことができる。

オルタネータ４の組み付けに際して、オートテンショナ５０を予めオルタネータ４に取り付けておくこともできるし、オルタネータ４を固定してから、オートテンショナを取り付けることもできる。予めオートテンショナ５０をオルタネータ４に取り付けておく場合は、アーム５２を上下いずれかに回動させておくことにより、下ボルト１３のねじ込みを行える。この場合、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５に載せておくことができるため、アーム５２を回動させた状態で下ボルト１３をねじ込み操作することを容易に行える。

ねじ式のテンショナ１４を使用する場合は、上張り出し部１１をフロントカバー３に連結した状態で、調節ボルト２２を操作してオルタネータ４を下方に回動させることにより、プラグ２７の接続を行うことが可能になることも有り得るが、オートテンショナ５０を使用する場合は、上張り出し部１１を固定する前の状態でないとプラグ２７の接続を行えない。従って、オートテンショナ５０を使用している場合は、プラグ２７の接続のためにオルタネータ４を中間姿勢に保持しおく必要性が高い。

従って、本願発明は、オートテンショナ５０を使用している場合に特に有益であると云える。オートテンショナ５０をオルタネータ４に予め取り付けておくと、下張り出し部１０の視認性が低下するため、オルタネータ４を仮保持用ブラケット３５に載せておくことにより、下ボルト１３の挿入・ねじ込みを容易に行える。この面でも、オートテンショナ５０を備えている場合に特に有益であるといえる。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、仮保持用ブラケットには、必ずしもケーブル保持機能を持たせる必要はない。実施形態ではオルタネータをフロントカバー３に締結したが、オルタネータはシリンダブロックに設けた支持部に締結してもよい。テンショナは、様々な構造を採用できる。オートテンショナを使用する場合、ベースをフロントカバーやシリンダブロックに固定することも可能である。

本願発明は、オルタネータを備えた内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ 機関本体を構成するシリンダブロック
２ 機関本体を構成するシリンダヘッド
３ 機関本体を構成するフロントカバー
４ オルタネータ
５ オルタネータプーリ
６ クランクプーリ
８ 第１補機駆動ベルト
１０ 下張り出し部
１１ 上張り出し部
１２ 下支持部
１３ 下ボルト
１４ テンショナ
１５ 上支持部
１６ 上ボルト
２６ 電源ケーブル
２７ プラグ
２８ コネクタ（固定端子）
２９ 吸気マニホールド
３２ 回転角度検知用円板
３３ 回転角度センサ
３４ 信号ケーブル
３５ 仮保持用ブラケット
３６ 基板
３７ 支持片
３８ 起立片
４４ リブ
４６ ケーブルキャッチ
５０ オートテンショナ
５１ ベース
５２ アーム
５３ テンションプーリ

Claims (1)

1. 機関本体の吸気側面部のうち吸気マニホールドよりも下方の部位に、上面部にケーブル接続用コネクタを設けたオルタネータが、クランク軸と平行な軸心回りに上下回動可能に配置されており、
   前記オルタネータは、上下回動により、前記コネクタが前記吸気マニホールドに近接していてプラグを接続不能な使用姿勢と、前記コネクタにプラグを接続できる程度に前記吸気マニホールドとの間に間隔が空いている中間姿勢とに姿勢変更可能になっている構成であって、
   前記機関本体の吸気側面部に、前記オルタネータを前記中間姿勢に支持できる仮保持用ブラケットが固定されている、
   内燃機関。

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